JP7175973B2 - Separation membrane stability evaluation method - Google Patents

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Description

本発明は、分離膜の安定性評価方法に関し、より詳しくは、電池の釘刺し試験の前に分離膜の爆発安全性を予め予測可能な分離膜の安定性評価方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for evaluating the stability of a separation membrane, and more particularly to a method for evaluating the stability of a separation membrane that can predict in advance the explosion safety of the separation membrane prior to the nail penetration test of the battery.

本出願は、2018年3月28日出願の韓国特許出願第10-2018-0035897号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。 This application claims priority based on Korean Patent Application No. 10-2018-0035897 filed on March 28, 2018, and all contents disclosed in the specification and drawings of that application are incorporated into this application. .

最近、エネルギー貯蔵技術に関する関心が高まりつつある。携帯電話、カムコーダー及びノートブックPC、延いては、電気自動車のエネルギーにまで適用分野が拡がり、電気化学素子の研究及び開発に対する努力が徐々に具体化している。電気化学素子は、このような面から最も注目されている分野であって、その中でも、充放電が可能な二次電池の開発は、関心の焦点となっている。最近は、このような電池の開発に際し、容量密度及び比エネルギーを向上させるために、新しい電極と電池の設計に関する研究開発へ進みつつある。 Recently, there has been an increasing interest in energy storage technology. Efforts in the research and development of electrochemical devices are gradually taking shape as the fields of application expand to the energy of mobile phones, camcorders, notebook PCs, and even electric vehicles. Electrochemical devices are a field that has received the most attention from this point of view, and among them, the development of chargeable/dischargeable secondary batteries is a focus of interest. Recently, in the development of such batteries, in order to improve the capacity density and specific energy, research and development on new electrode and battery designs are proceeding.

現在、適用されている二次電池のうち、1990年代初めに開発されたリチウム二次電池は、水溶性電解液を使用するNi-MH、Ni-Cd、硫酸-鉛電池などの在来式電池に比べ、作動電圧が高く、エネルギー密度が遥かに高いという長所から脚光を浴びている。しかし、このようなリチウムイオン電池は、有機電解液を用いるに伴う発火及び爆発などの安全問題が存在し、製造が複雑であるという短所がある。 Among the secondary batteries currently in use, lithium secondary batteries developed in the early 1990s are conventional batteries such as Ni-MH, Ni-Cd, and sulfuric acid-lead batteries that use aqueous electrolytes. Compared to , the operating voltage is high and the energy density is much higher. However, the lithium ion battery has drawbacks such as safety problems such as ignition and explosion due to the use of an organic electrolyte, and complicated manufacturing.

最近のリチウムイオン高分子電池は、このようなリチウムイオン電池の弱点を改善して次世代電池の一つとして挙げられているが、未だに電池の容量がリチウムイオン電池に比べ相対的に低く、特に、低温における放電容量が不十分であり、これに対する改善が至急に求められている。 Recent lithium-ion polymer batteries are considered as one of the next-generation batteries by improving the weaknesses of lithium-ion batteries. , the discharge capacity at low temperatures is insufficient, and improvements are urgently required.

このような電気化学素子は、多くのメーカで生産されているが、それらの安全性特性はそれぞれ異なる様相を示す。このような電気化学素子の安全性の評価及び確保は、非常に重要である。最も重要な考慮事項は、電気化学素子の誤作動時、使用者に傷害を加えてはいけないという点であり、かかる目的から安全規格において電池内の発火及び発煙などを厳格に規制している。電気化学素子の安全性特性において、電気化学素子が過熱して熱暴走するか、分離膜が貫通される場合は、爆発を起こす恐れが大きい。 Such electrochemical devices are produced by many manufacturers, but their safety characteristics are different. It is very important to evaluate and ensure the safety of such electrochemical devices. The most important consideration is that the user should not be injured when the electrochemical device malfunctions, and for this purpose, the safety standards strictly regulate ignition and smoke generation in the battery. In terms of the safety characteristics of the electrochemical device, there is a high risk of explosion if the electrochemical device overheats and causes thermal runaway or if the separator is penetrated.

このような問題を解決するために、分離膜に対する安定性評価を行う必要があるが、既存の分離膜の爆発安全性の評価方法は、実際のバッテリーを組み立てて行われるため、相当な時間及び費用が消費された。 In order to solve this problem, it is necessary to evaluate the stability of the separator. expense has been spent.

そこで、分離膜が安全性の基準を満すか否かを迅速に評価することができる方法についての開発が要求される。 Therefore, there is a demand for development of a method capable of quickly evaluating whether a separation membrane satisfies safety standards.

本発明は、簡単なレオロジー(Rheology)特性評価によって爆発安定性を予測できる分離膜の安全性評価方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a safety evaluation method for a separation membrane that can predict explosion stability by simple rheology evaluation.

上記の課題を達成するため、本発明の一面によれば、下記の具現例の分離膜の安定性評価方法が提供される。 In order to achieve the above objects, according to one aspect of the present invention, a method for evaluating the stability of a separation membrane according to the following embodiments is provided.

第1具現例は、
分離膜を準備する段階と、
動的機械分析(Dynamic Mechanical Analysis,DMA)を用いて前記分離膜の延伸物性を測定する段階と、
前記測定された値を前記延伸物性の安定性基準と比較する段階と、
前記比較の結果、前記測定された結果値が安定性基準を満す場合には、安定性合格の分離膜に分類し、前記安定性基準を満さない場合には、安定性不合格の分離膜に分類する段階と、を含み、
前記延伸物性が前記分離膜の破断温度及び収縮率であり、かつ、安定性基準が200℃以上の破断温度及び59%以下の収縮率と定義されるか、または、
前記延伸物性が前記分離膜の破断荷重及び破断伸び率であり、かつ、安定性基準が0.02N以上の破断荷重及び1%以上の破断伸び率と定義される分離膜の安定性評価方法に関する。
A first embodiment is
preparing a separation membrane;
measuring the stretched physical properties of the separation membrane using dynamic mechanical analysis (DMA);
comparing the measured values with the stability criteria of the stretched physical properties;
As a result of the comparison, if the measured result value satisfies the stability criterion, the separation membrane is classified as a stability acceptable separation membrane, and if the stability criterion is not satisfied, the separation membrane is classified as a stability failure separation membrane. sorting into membranes;
The stretched physical properties are the breaking temperature and the shrinkage rate of the separation membrane, and the stability criteria are defined as a breaking temperature of 200° C. or more and a shrinkage rate of 59% or less, or
It relates to a method for evaluating the stability of a separation membrane, wherein the stretching properties are the breaking load and breaking elongation of the separation membrane, and the stability criteria are defined as a breaking load of 0.02 N or more and a breaking elongation of 1% or more. .

第2具現例は、第1具現例において、
前記安定性合格の分離膜及び前記安定性不合格の分離膜が、これと同じ分離膜を装着した二次電池の釘刺し試験を行う場合に各々合格及び不合格評価を受け、
前記釘刺し試験が前記二次電池を25℃で4.25Vの電圧で満充電し、直径3mmの釘を用いて電池の中央を貫通させた後、発火する場合は不合格、発火しない場合は合格と評価する方法である、第1具現例に記載の分離膜の安定性評価方法に関する。
In the second embodiment, in the first embodiment,
The separation membrane that passed the stability test and the separation membrane that failed the stability test were subjected to pass and fail evaluations, respectively, when a nail penetration test was performed on a secondary battery equipped with the same separation membrane,
In the nail penetration test, if the secondary battery is fully charged at 25 ° C. with a voltage of 4.25 V and a nail with a diameter of 3 mm is used to pierce the center of the battery, it fails if it ignites, and if it does not ignite It relates to the stability evaluation method of the separation membrane described in the first embodiment, which is a method for evaluating the acceptance.

第3具現例は、第1具現例または第2具現例において、
前記分離膜が、多孔性高分子基材の分離膜と、多孔性高分子基材の少なくとも一面の上に位置し、多数の無機物粒子及び前記無機物粒子の表面の一部または全部に位置して前記無機物粒子同士を連結及び固定するバインダー高分子を含む多孔性コーティング層を備える有機/無機複合分離膜と、またはこれらの混合分離膜を含む分離膜の安定性評価方法に関する。
In the third embodiment, in the first embodiment or the second embodiment,
The separation membrane is located on the separation membrane of the porous polymer substrate and at least one surface of the porous polymer substrate, and is located on a plurality of inorganic particles and part or all of the surfaces of the inorganic particles. The present invention relates to a method for evaluating the stability of an organic/inorganic composite separation membrane having a porous coating layer containing a binder polymer that connects and fixes the inorganic particles, or a separation membrane including a mixed separation membrane thereof.

第4具現例は、第1具現例から第3具現例のいずれか一具現例において、
前記分離膜の破断温度の測定方法が、動的機械分析を用いて、幅6.1mm規格の分離膜試料を25~350℃の温度範囲で5℃/minの昇温速度で0.005Nの荷重によって分離膜試料が切れるか、または伸びる温度を測定する方式で施す分離膜の安定性評価方法に関する。
A fourth embodiment is any one of the first to third embodiments,
The method for measuring the breaking temperature of the separation membrane is to use dynamic mechanical analysis to measure a separation membrane sample with a width of 6.1 mm in a temperature range of 25 to 350 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min to 0.005 N. The present invention relates to a method for evaluating the stability of a separation membrane by measuring the temperature at which a separation membrane sample breaks or stretches under load.

第5具現例は、第1具現例から第4具現例のいずれか一具現例において、
前記分離膜の収縮率測定方法が、動的機械分析を用いて、幅6.1mm規格の分離膜試料を25~350℃の温度範囲で5℃/minの昇温速度で0.005Nの荷重による収縮率を測定し、この際、収縮率は[(分離膜試料の最初長さ)-(分離膜試料の最小長さ)/(分離膜試料の最初長さ)×100]で計算される分離膜の安定性評価方法に関する。
A fifth embodiment is any one of the first to fourth embodiments,
The shrinkage rate measurement method of the separation membrane uses dynamic mechanical analysis to measure a separation membrane sample with a width of 6.1 mm in a temperature range of 25 to 350 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min and a load of 0.005 N. At this time, the shrinkage rate is calculated by [(initial length of separation membrane sample) - (minimum length of separation membrane sample) / (initial length of separation membrane sample) x 100]. The present invention relates to a method for evaluating the stability of a separation membrane.

第6具現例は、第1具現例から第5具現例のいずれか一具現例において、
前記分離膜の破断荷重及び破断伸び率の測定方法が、動的機械分析を用いて、幅6.1mm及び長さ10mm規格の分離膜試料を200℃の温度で、0.002Nから1分当たり0.001Nずつ増加させながら破断発生時の荷重及び伸び率を測定する分離膜の安定性評価方法に関する。
A sixth embodiment is any one of the first to fifth embodiments,
The breaking load and breaking elongation rate of the separation membrane are measured using dynamic mechanical analysis. It relates to a method for evaluating the stability of a separation membrane, in which the load and elongation at the time of breakage are measured in increments of 0.001N.

本発明の一具現例によれば、爆発安全性に優れた分離膜の選定のために、安全性に影響を与えるレオロジー特性有意因子を導出し、これによって分離膜の安定性を簡単かつ迅速に予測することができる。 According to an embodiment of the present invention, in order to select a separation membrane with excellent explosion safety, a significant factor of rheological characteristics affecting safety is derived, and the stability of the separation membrane can be easily and quickly determined. can be predicted.

本発明の分離膜の安定性評価方法は、同じ分離膜を備えた二次電池の釘刺し試験とマッチされる結果を提供するため、二次電池を別に組み立てて安定性評価を行わなくてもよい。 Since the method for evaluating the stability of the separation membrane of the present invention provides a result that matches the nail penetration test of a secondary battery having the same separation membrane, it is not necessary to assemble the secondary battery separately and evaluate the stability. good.

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。 The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention. It should not be construed as being limited only to the matters described in the drawings.

分離膜の破断実験時における変形率及び静荷重を示したグラフである。4 is a graph showing the deformation rate and static load during the breaking test of the separation membrane. サンプルA~Fの分離膜の温度による変形率の変化を示したグラフである。5 is a graph showing changes in deformation rate according to temperature of separation membranes of samples A to F; サンプルA~Lの分離膜の収縮率及び破断温度を示したグラフである。4 is a graph showing shrinkage rates and rupture temperatures of separation membranes of samples A to L; サンプルA~Lの分離膜の破断荷重及び破断伸び率を示したグラフである。4 is a graph showing breaking loads and breaking elongations of separation membranes of samples A to L. FIG.

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。 Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms and words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meaning, and the inventors themselves have It should be interpreted with the meaning and concept according to the technical idea of the present invention according to the principle that the concept of the term can be properly defined.

通常、二次電池に使われる分離膜には、多孔性高分子基材が適用され、例えば、通常のポリオレフィン系多孔性高分子基材の場合、高温で粘度が低くなり、多孔性高分子基材が液体のような(liquid like)挙動を示し、電池に適用された分離膜は、釘刺し試験で損傷してしまい、これは二次電池の爆発安全性を大幅に低下させる問題となる。 Generally, a porous polymer substrate is applied to a separator used in a secondary battery. The material behaves like a liquid, and the separator applied to the battery is damaged in a nail penetration test, which greatly reduces the explosion safety of the secondary battery.

そこで、本発明の分離膜を構成する多孔性高分子基材のレオロジー特性値のうち、二次電池の安全性の予測に密接な連関性を有するレオロジー特性有意因子を導き出し、これを評価することで、最終の二次電池の安定性を予測することを目的とする。 Therefore, among the rheological property values of the porous polymer substrate that constitutes the separation membrane of the present invention, the rheological property significant factor that is closely related to the prediction of the safety of the secondary battery is derived and evaluated. The purpose is to predict the stability of the final secondary battery.

本発明の一面による分離膜の安定性評価方法は、
分離膜を準備する段階と、
動的機械分析(DMA)を用いて前記分離膜の延伸物性を測定し、前記測定された値を前記延伸物性の安定性基準と比較する段階と、
前記比較結果、前記測定された結果値が安定性基準を満す場合には、安定性合格の分離膜に分類し、前記安定性基準を満さない場合には、安定性不合格の分離膜に分類する段階と、を含み、
前記延伸物性が前記分離膜の破断温度及び収縮率であり、かつ、安定性基準が200℃以上の破断温度及び59%以下の収縮率と定義されるか、または、
前記延伸物性が前記分離膜の破断荷重及び破断伸び率であり、かつ、安定性基準が0.02N以上の破断荷重及び1%以上の破断伸び率と定義される。
先ず、安定性評価の対象になる分離膜を準備する。
A method for evaluating the stability of a separation membrane according to one aspect of the present invention includes:
preparing a separation membrane;
measuring the stretched physical properties of the separator using dynamic mechanical analysis (DMA) and comparing the measured values with the stability criteria of the stretched physical properties;
When the comparison result and the measured result value meet the stability criteria, the separation membrane is classified as a stability acceptable separation membrane, and when the stability criteria are not met, the stability rejection membrane is classified. and classifying into
The stretched physical properties are the breaking temperature and the shrinkage rate of the separation membrane, and the stability criteria are defined as a breaking temperature of 200° C. or more and a shrinkage rate of 59% or less, or
The elongation properties are the breaking load and breaking elongation of the separator, and the stability criteria are defined as breaking load of 0.02 N or more and breaking elongation of 1% or more.
First, a separation membrane to be evaluated for stability is prepared.

前記分離膜は、多孔性高分子基材分離膜、多孔性高分子基材の少なくとも一面の上に位置した多孔性コーティング層を備えた有機/無機複合分離膜、またはこれらの混合分離膜を含み得る。 The separator includes a porous polymer substrate separator, an organic/inorganic composite separator having a porous coating layer located on at least one surface of a porous polymer substrate, or a mixed separator thereof. obtain.

前記多孔性高分子基材を構成する高分子は、前述の溶融特性を示すものであれば、制限なく適用可能であり、このような高分子の非制限的な例には、ポリオレフィン、変性ポリオレフィンなどを単独でまたはこれらの二種以上の混合物を含み得る。また、前記高分子が二種以上使用される場合には、単一層に混合されて多孔性高分子基材を形成してもよく、相異なる高分子が別の層をなす二層以上の複合層であってもよく、この際、複合層のうち少なくとも一層に二種以上の高分子混合物が含まれることも可能である。 Polymers constituting the porous polymer substrate can be applied without limitation as long as they exhibit the melting properties described above. Non-limiting examples of such polymers include polyolefins and modified polyolefins. etc. alone or in mixtures of two or more thereof. In addition, when two or more of the above polymers are used, they may be mixed in a single layer to form a porous polymer substrate, or a composite of two or more layers in which different polymers form separate layers. It may be a layer, and in this case, at least one of the composite layers may contain a mixture of two or more polymers.

この際、ポリオレフィンは、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレンのようなポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリペンテンなどのポリオレフィン系高分子を各々単独でまたはこれらの二種以上を混合して高分子に形成することができる。 At this time, the polyolefin may be polyethylene such as high-density polyethylene, linear low-density polyethylene, low-density polyethylene, ultra-high molecular weight polyethylene, or polyolefin-based polymers such as polypropylene, polybutylene, and polypentene, either alone or in combination of two or more thereof. can be mixed to form a polymer.

前記変性ポリオレフィンとしては、オレフィン(例えば、エチレン、プロピレンなど)及び炭素数2~20のα-オレフィンの共重合体であり得る。前記α-オレフィンは、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン及び1-エイコセンから構成される群より選択されるいずれか一つ以上であるか、高分子鎖に、ビニル基、ケトン基、エステル基、酸性基(acid group)などを一種以上含む構造であり得る。前記エチレン/α-オレフィン共重合体において、α-オレフィンの含量は、約0.5~10重量%、望ましくは、約1~5重量%であり得るが、これに限定されない。 The modified polyolefin may be a copolymer of an olefin (eg, ethylene, propylene, etc.) and an α-olefin having 2 to 20 carbon atoms. The α-olefins include 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, 1-octadecene and It may be any one or more selected from the group consisting of 1-eicosene, or may have a structure containing one or more vinyl groups, ketone groups, ester groups, acid groups, etc. in the polymer chain. . In the ethylene/α-olefin copolymer, the α-olefin content may be about 0.5-10 wt%, preferably about 1-5 wt%, but is not limited thereto.

本発明の一具現例によれば、前記ポリエチレンには、超高分子量ポリエチレン;高分子量ポリエチレンを除いたポリエチレン;60万以上の重量平均分子量(例えば、60~300万)を有する超高分子量ポリエチレンであり得る。この際、超高分子量ポリエチレンは、エチレンホモポリマーまたは少量のα-オレフィンを含むコポリマーであり得る。α-オレフィンとしては、高分子主鎖に、ビニル基、ケトン基、メチル基、エステル基、酸性基などのうち単独または二種以上の分枝を有する形態であり得る。 According to an embodiment of the present invention, the polyethylene includes ultra high molecular weight polyethylene; polyethylene other than high molecular weight polyethylene; could be. In this case, the ultra-high molecular weight polyethylene can be an ethylene homopolymer or a copolymer containing small amounts of α-olefins. The α-olefin may be in the form of having one or more branches of vinyl group, ketone group, methyl group, ester group, acidic group and the like in the polymer main chain.

前記高分子量ポリエチレンを除いたポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、分枝状低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレンのいずれか一種であり得る。 The polyethylene other than the high-molecular-weight polyethylene may be any one of high-density polyethylene, medium-density polyethylene, branched low-density polyethylene, and linear low-density polyethylene.

また、本発明の一具現例によれば、前記ポリプロピレンは、プロピレンホモポリマーまたはα-オレフィンを含むコポリマーであり得る。α-オレフィンは、前述したようなものである。 Also, according to an embodiment of the present invention, the polypropylene may be a propylene homopolymer or a copolymer containing an α-olefin. The α-olefin is as previously described.

本発明の一具現例によれば、前記高分子は、ポリエチレンとポリプロピレンとの混合物であり得、この際、ポリプロピレンが全体高分子含量の5重量%以内で含まれ得る。この際、使用されるポリエチレン及びポリプロピレンは、前述したようなものである。 According to an embodiment of the present invention, the polymer may be a mixture of polyethylene and polypropylene, and polypropylene may be included within 5% by weight of the total polymer content. At this time, the polyethylene and polypropylene used are as described above.

また、前記多孔性高分子基材は、ポリオレフィンの外に、ポリエチレンテレフタレート(polyethyleneterephthalate)、ポリブチレンテレフタレート(polybutyleneterephthalate)、ポリエステル(polyester)、ポリアセタール(polyacetal)、ポリアミド(polyamide)、ポリカーボネート(polycarbonate)、ポリイミド(polyimide)、ポリエーテルエーテルケトン(polyetheretherketone)、ポリエーテルスルホン(polyethersulfone)、ポリフェニレンオキシド(polyphenyleneoxide)、ポリフェニレンスルフィド(polyphenylenesulfide)、ポリエチレンナフタレン(polyethylenenaphthalene)などを各々単独でまたはこれらを混合した高分子で形成し得る。 In addition to polyolefin, the porous polymer substrate may be polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, polycarbonate, polyimide. polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenyleneoxide, polyphenylenesulfide, polyethylenenaphthalene, or the like alone or as a mixture thereof can.

前記多孔性高分子基材が前述の改善したレオロジー特性を有するためには、多孔性高分子基材をなす高分子が所定のZ平均分子量、溶融流れ指数(Melt Index)及び分枝含量を有することが要求される。 In order for the porous polymer substrate to have the above-described improved rheological properties, the polymer forming the porous polymer substrate has a predetermined Z-average molecular weight, melt index, and branch content. is required.

本発明の一実施例によれば、前記高分子のZ平均分子量Mzは、500,000~2,000,000、詳しくは、600,000~1,800,000、より詳しくは、800,000~1,300,000であり得る。 According to one embodiment of the present invention, the polymer has a Z-average molecular weight Mz of 500,000 to 2,000,000, particularly 600,000 to 1,800,000, more particularly 800,000 can be ~1,300,000.

前記多孔性高分子基材の厚さは特に制限されないが、詳しくは1~100μm、より詳しくは5~50μmであり、多孔性高分子基材に存在する気孔サイズ及び気孔度も特に制限されないが、各々0.01~50μm及び10~95%であることが望ましい。 The thickness of the porous polymer substrate is not particularly limited, but is specifically 1 to 100 μm, more specifically 5 to 50 μm, and the pore size and porosity of the porous polymer substrate are also not particularly limited. , respectively 0.01 to 50 μm and 10 to 95%.

本発明の一具現例によれば、前記有機/無機複合分離膜は、前記多孔性高分子基材の少なくとも一面の上に位置し、複数の無機物粒子と、前記無機物粒子の表面の一部または全部に位置して前記無機物粒子同士を連結及び固定するバインダー高分子と、を含む多孔性コーティング層をさらに含み得る。 According to an embodiment of the present invention, the organic/inorganic composite separation membrane is located on at least one surface of the porous polymer substrate and includes a plurality of inorganic particles and a part or surface of the inorganic particles. It may further include a porous coating layer containing a binder polymer positioned over the entire surface to connect and fix the inorganic particles.

前記多孔性コーティング層の形成に用いられるバインダー高分子としては、当業界で多孔性コーティング層の形成に通常使用される高分子を用い得る。特に、ガラス転移温度(glass transition temperature,Tg)が-200~200℃である高分子を用い得、これは、最終的に形成される多孔性コーティング層の柔軟性及び弾性などのような機械的物性を向上させることができるためである。このようなバインダー高分子は、無機物粒子同士を連結及び安定的に固定するバインダーの役割を果たすことで、多孔性コーティング層が導入された分離膜の機械的物性の低下防止に寄与する。 As the binder polymer used for forming the porous coating layer, polymers commonly used for forming the porous coating layer in the art may be used. In particular, a polymer with a glass transition temperature (Tg) of −200 to 200° C. may be used, which may affect mechanical properties such as flexibility and elasticity of the finally formed porous coating layer. This is because the physical properties can be improved. The binder polymer serves as a binder that connects and stably fixes the inorganic particles to each other, thereby contributing to prevention of deterioration of the mechanical properties of the separator having the porous coating layer.

また、前記バインダー高分子は、イオン伝導能力を必ずしも有さなくてもよいが、イオン伝導能力を有する高分子を用いる場合、電気化学素子の性能をさらに向上させることができる。したがって、前記バインダー高分子は、可能な限り誘電率定数が高いものを用いることが望ましい。実際に、電解液における塩の解離度は、電解液溶媒の誘電率定数によるため、前記バインダー高分子の誘電率定数が高いほど電解質における塩の解離度を向上させることができる。このようなバインダー高分子の誘電率定数は1.0~100(測定周波数=1kHz)の範囲のものが使用可能であり、特に、10以上であり得る。 In addition, the binder polymer does not necessarily have to have ion-conducting ability, but when a polymer having ion-conducting ability is used, the performance of the electrochemical device can be further improved. Therefore, it is desirable to use a binder polymer having a dielectric constant as high as possible. In fact, since the dissociation degree of the salt in the electrolyte depends on the dielectric constant of the electrolyte solvent, the higher the dielectric constant of the binder polymer, the more the dissociation degree of the salt in the electrolyte can be improved. The dielectric constant of such a binder polymer can be in the range of 1.0 to 100 (measurement frequency=1 kHz), especially 10 or more.

前述した機能の外に、前記バインダー高分子は、液体電解液の含浸時、ゲル化することで高い電解液膨潤度(degree of swelling)を示すことができる特徴を有する。これによって、前記バインダー高分子の溶解度指数、即ち、ヒルデブランド溶解パラメーター(Hildebrand solubility parameter)は、15~45MPa1/2または15~25MPa1/2及び30~45MPa1/2の範囲である。したがって、ポリオレフィン類のような疎水性高分子よりは多い極性基を有する親水性高分子がさらに使用可能である。前記溶解度指数が15MPa1/2未満または45MPa1/2を超過する場合、通常の電池用液体電解液によって膨潤(swelling)しにくいことがあるためである。 In addition to the functions described above, the binder polymer has a feature of exhibiting a high degree of swelling by gelling when impregnated with a liquid electrolyte. Accordingly, the solubility index, ie Hildebrand solubility parameter, of the binder polymer is in the range of 15-45 MPa 1/2 or 15-25 MPa 1/2 and 30-45 MPa 1/2 . Therefore, hydrophilic polymers having more polar groups than hydrophobic polymers such as polyolefins can be used. This is because when the solubility index is less than 15 MPa 1/2 or more than 45 MPa 1/2 , it may be difficult to swell with a typical liquid electrolyte for batteries.

このようなバインダー高分子の非制限的な例としては、ビニリデンフルオライド-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)、ビニリデンフルオライド-トリクロロエチレン共重合体(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene)、ポリメチルメタクリレート(polymethylmethacrylate)、ポリブチルアクリレート(polybutylacrylate)、ポリアクリロニトリル(polyacrylonitrile)、ポリビニルピロリドン(polyvinylpyrrolidone)、ポリビニルアセテート(polyvinylacetate)、エチレン酢酸ビニル共重合体(polyethylene-co-vinyl acetate)、ポリエチレンオキシド(polyethylene oxide)、ポリアリレート(polyarylate)、セルロースアセテート(cellulose acetate)、セルロースアセテートブチレート(cellulose acetate butyrate)セルロースアセテートプロピオネート(cellulose acetate propionate)、シアノエチルプルラン(cyanoethylpullulan)、シアノエチルポリビニルアルコール(cyanoethylpolyvinylalcohol)、シアノエチルセルロース(cyanoethylcellulose)、シアノエチルスクロース(cyanoethylsucrose)、プルラン(pullulan)及びカルボキシルメチルセルロース(carboxyl methyl cellulose)などが挙げられるが、これらに限定されない。 Non-limiting examples of such binder polymers include polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, vinylidene fluoride-co-trichloroethylene. , polymethylmethacrylate, polybutylacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene-vinyl acetate copolymer-polyethylene oxide, (polyethylene oxide)、ポリアリレート(polyarylate)、セルロースアセテート(cellulose acetate)、セルロースアセテートブチレート(cellulose acetate butyrate)セルロースアセテートプロピオネート(cellulose acetate propionate)、シアノエチルプルラン(cyanoethylpullulan)、シアノエチルポリビニルアルコール(cyanoethylpolyvinylalcohol) , cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan and carboxyl methyl cellulose, and the like.

前記無機物粒子とバインダー高分子との重量比は、例えば、0:50~99:1、詳しくは70:30~95:5である。バインダー高分子に対する無機物粒子の含量比が前記範囲を満す場合、バインダー高分子の含量が多くなり、形成されるコーティング層の気孔サイズ及び気孔度が減少する問題を防止することができ、バインダー高分子の含量が少ないため、形成されるコーティング層の耐剥離性が弱くなる問題も解消することができる。 The weight ratio of the inorganic particles to the binder polymer is, for example, 0:50 to 99:1, specifically 70:30 to 95:5. When the content ratio of the inorganic particles to the binder polymer satisfies the above range, it is possible to prevent the problem that the pore size and porosity of the formed coating layer are reduced due to the increase in the content of the binder polymer. Since the content of molecules is small, the problem of weak peeling resistance of the formed coating layer can be solved.

本発明の一面による分離膜は、多孔性コーティング層の成分として前述した無機物粒子及び高分子に加え、その他の添加剤をさらに含み得る。 The separator according to one aspect of the present invention may further include other additives in addition to the inorganic particles and polymers described above as components of the porous coating layer.

本発明の無機物粒子として、誘電率定数が5以上、詳しくは10以上である高誘電率無機物粒子、リチウムイオン伝達能力を有する無機物粒子またはこれらの混合物が挙げられる。 The inorganic particles of the present invention include high dielectric constant inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, specifically 10 or more, inorganic particles having lithium ion transfer ability, or mixtures thereof.

前記誘電率定数が5以上である無機物粒子の非制限的な例には、BaTiO、Pb(Zr,Ti)O(PZT)、Pb1-xLaZr1-yTi(PLZT)、P(Mg1/3Nb2/3)O-PbTiO(PMN-PT)、ハフニア(HfO)、SrTiO、SnO、CeO、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO、Y、Al、AlO(OH)、Al・HO、TiO、SiCまたはこれらの混合物などが挙げられる。 Non-limiting examples of inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include BaTiO 3 , Pb(Zr, Ti)O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 ( PLZT), PB (Mg1 /3Nb2 /3 )O3 - PbTiO3 (PMN-PT), hafnia ( HfO2 ), SrTiO3 , SnO2, CeO2 , MgO, NiO , CaO, ZnO, ZrO 2 , Y2O3 , Al2O3 , AlO(OH) , Al2O3.H2O , TiO2 , SiC , or mixtures thereof.

本明細書において、「リチウムイオン伝達能力を有する無機物粒子」とは、リチウム元素を含みながらもリチウムを保存せず、かつリチウムイオンを移動させる機能を有する無機物粒子をいい、リチウムイオン伝達能力を有する無機物粒子の非制限的な例には、リチウムホスフェート(LiPO)、リチウムチタンホスフェート(LiTi(PO、0<x<2、0<y<3)、リチウムアルミニウムチタンホスフェート(LiAlTi(PO、0<x<2、0<y<1、0<z<3)、14LiO-9Al-38TiO-39Pなどのような(LiAlTiP)系ガラス(0<x<4、0<y<13)、リチウムランタンチタネート(LiLaTiO、0<x<2、0<y<3)、Li3.25Ge0.250.75などのようなリチウムゲルマニウムチオホスフェート(LiGe、0<x<4、0<y<1、0<z<1、0<w<5)、LiNなどのようなリチウムニトライド(Li、0<x<4、0<y<2)、LiPO-LiS-SiSなどのようなSiS系ガラス(LiSi、0<x<3、0<y<2、0<z<4)、LiI-LiS-PなどのようなP系ガラス(Li、0<x<3、0<y<3、0<z<7)またはこれらの混合物などがある。 As used herein, the term "inorganic particles having lithium ion transfer ability" refers to inorganic particles that contain lithium elements but do not store lithium and have the function of transferring lithium ions, and have lithium ion transfer ability. Non-limiting examples of inorganic particles include lithium phosphate ( Li3PO4 ), lithium titanium phosphate ( LixTiy ( PO4 ) 3 , 0<x< 2 , 0<y<3), lithium aluminum titanium Phosphate ( LixAlyTiz ( PO4 ) 3 , 0<x<2 , 0 <y< 1 , 0 <z<3), 14Li2O - 9Al2O3-38TiO2-39P2O5 , etc. (LiAlTiP) x Oy -based glass (0<x<4, 0<y<13 ) , lithium lanthanum titanate ( LixLayTiO3 , 0<x< 2 , 0<y<3), Li 3. Lithium germanium thiophosphates ( LixGeyPzSw , 0 < x <4 , 0<y<1, 0<z<1, 0 such as 25Ge0.25P0.75S4 , etc. ) <w<5), Lithium Nitride (Li x N y , 0<x<4, 0<y<2) such as Li 3 N, Li 3 PO 4 —Li 2 S—SiS 2 , etc. SiS2- based glass (Li x Si y S z , 0<x<3 , 0<y<2, 0 < z<4 ) , P2S5 -based such as LiI- Li2SP2S5 glass (Li x P y S z , 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7) or mixtures thereof;

本発明の一実施例によれば、前記無機物粒子の平均粒径は、0.05~3μm、詳しくは0.1~2.7μm、より詳しくは0.5~2.5μmであり得る。 According to one embodiment of the present invention, the average particle size of the inorganic particles may be 0.05-3 μm, specifically 0.1-2.7 μm, more specifically 0.5-2.5 μm.

前記多孔性コーティング層の厚さは特に制限されないが、詳しくは1~10μm、より詳しくは1.5~6μmであり、前記多孔性コーティング層の気孔度も特に制限されないが、35~65%であることが望ましい。 The thickness of the porous coating layer is not particularly limited, but specifically 1 to 10 μm, more specifically 1.5 to 6 μm, and the porosity of the porous coating layer is also not particularly limited, but is 35 to 65%. It is desirable to have

次に、動的機械分析(Dynamic Mechanical Analysis,DMA)を用いて前記分離膜の延伸物性を測定する。 Next, the stretching properties of the separation membrane are measured using dynamic mechanical analysis (DMA).

前記分離膜の延伸物性は、動的機械分析装備を用いた標準的な方法によって測定することができ、具体的に、TA Instruments社(米国)のQ800 DMA装備を用いて測定することができる。
前記延伸物性は、前記分離膜の破断温度及び収縮率であり、かつ、安定性基準が200℃以上の破断温度及び59%以下の収縮率に定義されるか、または前記延伸物性が前記分離膜の破断荷重及び破断伸び率であり、かつ、安定性基準が0.02N以上の破断荷重及び1%以上の破断伸び率と定義される。
The stretching property of the separator can be measured by a standard method using dynamic mechanical analysis equipment, specifically, Q800 DMA equipment of TA Instruments (USA).
The stretched physical properties are the rupture temperature and shrinkage of the separation membrane, and the stability criteria are defined as a rupture temperature of 200° C. or higher and a shrinkage of 59% or less, or the stretched physical properties are defined as the separation membrane. and the stability criterion is defined as a breaking load of 0.02 N or more and a breaking elongation of 1% or more.

先ず、前記延伸物性が前記分離膜の破断温度及び収縮率であり、かつ、安定性基準が200℃以上の破断温度及び59%以下の収縮率と定義される場合について説明する。 First, the case where the stretched physical properties are defined as the breaking temperature and shrinkage ratio of the separator, and the stability criterion is defined as the breaking temperature of 200° C. or higher and the shrinkage ratio of 59% or lower will be described.

本発明の一実施例によれば、前記分離膜の破断温度は、前記DMA装備のテンションモード(Tension mode)で、幅6.1mmの規格を有する分離膜試料を準備し、昇温速度は5℃/minに設定し、温度範囲は25~350℃にし、印加荷重は0.005Nにして測定した結果、分離膜試料が切れるか、または伸びる温度と定義することができる。 According to an embodiment of the present invention, the breaking temperature of the separation membrane is a tension mode of the DMA equipment, a separation membrane sample having a width of 6.1 mm is prepared, and the heating rate is 5. C./min, the temperature range is 25-350.degree. C., and the applied load is 0.005N.

前記試片の長さは、テスト装備に合わせて適切に調節でき、例えば、8~20mm、詳しくは10~11mm、より詳しくは10.3mmであり得る。また、前記試片の厚さは、テスト装備に合わせて適切に調節することができ、例えば、20μm以下、詳しくは7~20μmであり得る。 The length of the specimen can be adjusted appropriately according to the test equipment, and can be, for example, 8-20 mm, specifically 10-11 mm, more specifically 10.3 mm. In addition, the thickness of the test piece can be appropriately adjusted according to the test equipment, and can be, for example, 20 μm or less, specifically 7-20 μm.

また、前記「分離膜試料が伸びる温度」とは、動的機械分析(DMA)の温度変化による変形率グラフ(図2参照)で分離膜試料の温度変化5℃以内における変形率が+方向へ10%以上増加する時点における温度と定義される。 In addition, the above-mentioned "temperature at which the separation membrane sample stretches" means that the deformation rate of the separation membrane sample within a temperature change of 5 ° C. is in the + direction in the deformation rate graph (see FIG. 2) due to temperature change in dynamic mechanical analysis (DMA). Defined as the temperature at which it increases by 10% or more.

前記分離膜の収縮率は、動的機械分析を用いて、幅6.1mm規格の分離膜試料を25~350℃の温度範囲で5℃/分の昇温速度で0.005Nの荷重で測定し、この際の収縮率は、[(分離膜試料の最初長さ)-(分離膜試料の最小長さ)/(分離膜試料の最初長さ)×100]で計算することができる。前記「分離膜試料の最小長さ」とは、分離膜試料を動的機械分析を用いて前記条件で昇温するとき、分離膜試料が熱によって収縮して最短長さを有するときの「長さ」を意味する。分離膜の安定性評価で安定性不合格判定を受ける場合、その最小長さは、分離膜試料が切れるか、またはその長さが伸びる直前の長さとなり得る。前記測定された結果値を200℃以上の破断温度及び59%以下の収縮率に定義された安定性基準と比較する。 The shrinkage rate of the separation membrane is measured by dynamic mechanical analysis using a 6.1 mm wide separation membrane sample at a temperature range of 25 to 350° C. at a heating rate of 5° C./min and a load of 0.005 N. The shrinkage rate at this time can be calculated by [(initial length of separation membrane sample)−(minimum length of separation membrane sample)/(initial length of separation membrane sample)×100]. The above-mentioned "minimum length of the separation membrane sample" refers to the "length of the separation membrane sample" when the separation membrane sample shrinks due to heat and has the shortest length when the temperature of the separation membrane sample is raised under the above conditions using dynamic mechanical analysis. means. The minimum length can be the length just before the separation membrane sample breaks or expands in length if the separation membrane stability evaluation receives a stability failure decision. The measured result values are compared with stability criteria defined as a breaking temperature of 200° C. or higher and a shrinkage of 59% or lower.

前記測定の結果、分離膜が200℃以上である破断温度と59%以下の収縮率とを共に満たすということは、正極と負極とが対面して発生する熱にも分離膜が変形しにくく、分離膜の収縮率が小さいため、分離膜の体積変化によって電池内部に生じ得る隙間や空間が小さいことから、より大きい熱の発生や爆発を防止することができ、その結果、分離膜の安定性及び電池の安定性が確保されるということを意味する。 As a result of the measurement, the fact that the separation membrane satisfies both the breaking temperature of 200° C. or higher and the shrinkage rate of 59% or less means that the separation membrane is not easily deformed by heat generated when the positive electrode and the negative electrode face each other. Since the contraction rate of the separation membrane is small, the gaps and spaces that can be generated inside the battery due to the volume change of the separation membrane are small, so it is possible to prevent the generation of greater heat and explosion, resulting in the stability of the separation membrane. and that the stability of the battery is ensured.

前記測定された結果値と200℃以上の破断温度及び59%以下の収縮率に定義された安定性基準とを比較した結果、前記測定された結果値が安定性基準を満たす場合には、安定性合格の分離膜に分類し、前記安定性基準を満たさない場合には、安定性不合格の分離膜に分類する。 As a result of comparing the measured result value with the stability criteria defined as a breaking temperature of 200 ° C. or more and a shrinkage rate of 59% or less, if the measured result value satisfies the stability criteria, it is stable If the above stability criteria are not met, the separation membrane is classified as a failing stability membrane.

次に、前記延伸物性が前記分離膜の破断荷重及び破断伸び率であり、かつ、安定性基準が0.02N以上の破断荷重及び1%以上の破断伸び率に定義される場合について説明する。 Next, the case where the stretching properties are the breaking load and breaking elongation of the separation membrane and the stability criterion is defined as a breaking load of 0.02 N or more and a breaking elongation of 1% or more will be described.

本発明の一実施例によれば、前記分離膜の破断荷重及び破断伸び率の測定方法は、動的機械分析を用いて、幅6.1mm及び長さ10mm規格の分離膜試料を200℃の温度で0.002Nから1分当たり0.001Nずつ増加させながら破断発生時における荷重及び伸び率を測定することができる。 According to one embodiment of the present invention, the breaking load and breaking elongation rate of the separation membrane are measured using dynamic mechanical analysis, and a separation membrane sample having a width of 6.1 mm and a length of 10 mm is heated at 200°C. The load and elongation at breakage can be measured while increasing the temperature from 0.002N by 0.001N per minute.

図1は、分離膜の破断実験時における変形率及び静荷重を示したグラフである。図1を参照すれば、破断発生時における荷重及び伸び率とは、所定規格の分離膜の長さを変形させるために付加する荷重を増加させる過程で、分離膜がこれ以上変形せずに破断する時点における荷重及び変形率を意味する。 FIG. 1 is a graph showing the deformation rate and static load during a separation membrane breaking test. Referring to FIG. 1, the load and elongation at the time of occurrence of breakage means that the separation membrane breaks without further deformation in the process of increasing the load applied to deform the length of the separation membrane of a predetermined standard. means the load and deformation rate at the time of

前記試片の長さは、テスト装備に合わせて適切に調節でき、例えば、8~20mm、詳しくは10~11mm、より詳しくは10.3mmであり得る。また、前記試片の厚さは、テスト装備に合わせて適切に調節でき、例えば、20μm以下、詳しくは7~20μmであり得る。 The length of the specimen can be adjusted appropriately according to the test equipment, and can be, for example, 8-20 mm, specifically 10-11 mm, more specifically 10.3 mm. Also, the thickness of the test piece can be appropriately adjusted according to the test equipment, and can be, for example, 20 μm or less, specifically 7 to 20 μm.

前記測定された結果値を0.02N以上の破断荷重及び1%以上の破断伸び率に定義された安定性基準と比較する。 The measured result values are compared with a stability criterion defined as a breaking load of 0.02 N or more and a breaking elongation of 1% or more.

前記測定結果、分離膜が0.02N以上の破断荷重と1%以上の破断伸び率とを共に満たすということは、外部衝撃や熱に破損しにくく、バッテリーの爆発安定性が増加したことを意味する。 As a result of the measurement, the separator has a breaking load of 0.02N or more and a breaking elongation of 1% or more, which means that the battery is less likely to be damaged by external impact or heat, and the explosion stability of the battery is increased. do.

前記測定された結果値と0.02N以上の破断荷重及び1%以上の破断伸び率と定義された安定性基準とを比較した結果、前記測定された結果値が安定性基準を満たす場合には、安定性合格の分離膜に分類し、前記安定性基準を満たさない場合には、安定性不合格の分離膜に分類する。 As a result of comparing the measured result value with a stability criterion defined as a breaking load of 0.02 N or more and a breaking elongation rate of 1% or more, if the measured result value satisfies the stability criterion , the separation membrane is classified as a stability-passed separation membrane, and if it does not meet the stability criteria, it is classified as a stability-failed separation membrane.

前記安定性合格の分離膜及び前記安定性不合格の分離膜は、これと同じ分離膜を装着した二次電池の釘刺し試験を行う場合、各々合格及び不合格の評価を受ける。 The separation membranes that passed the stability test and the separation membranes that failed the stability test were evaluated as pass and fail, respectively, when a secondary battery equipped with the same separation membrane was subjected to a nail penetration test.

釘刺し試験時、正極と負極とが対面して発熱反応が発生し、この際の発熱温度がかなり高い。したがって、本発明の分離膜安定性の評価方法においてはこのような実際の釘刺し試験時に発生する熱環境を最大限に反映して模写するので、このような評価結果から、高温で破断が発生せず収縮率が小さいと判定された分離膜を適用した電池も、釘刺し試験時において同じ安定性評価を受けると予想される。 During the nail penetration test, the positive electrode and the negative electrode face each other and an exothermic reaction occurs, and the exothermic temperature at this time is quite high. Therefore, in the method for evaluating the stability of the separation membrane of the present invention, the thermal environment generated during the actual nail penetration test is reflected to the greatest extent possible, and from such evaluation results, breakage occurs at high temperatures. It is expected that a battery using a separator that is determined to have a small shrinkage rate without shrinkage will receive the same stability evaluation during the nail penetration test.

これによって、本発明の分離膜安定性の評価方法は、前記分離膜を備えた二次電池の釘刺し試験の結果と整合するので、分離膜のレオロジー特性評価のみで、別の二次電池の組立てによるテストを行わなくても、二次電池の安全性を予測することができる。 As a result, the method for evaluating the stability of the separation membrane of the present invention is consistent with the results of the nail penetration test of the secondary battery having the separation membrane. The safety of the secondary battery can be predicted without performing a test by assembling.

この際、前記釘刺し試験は、前記二次電池を25℃で4.25Vの電圧で満充電して、直径3mmの釘を用いて電池の中央を貫通させた後、発火する場合は不合格、発火しない場合は合格として評価する。 At this time, in the nail penetration test, the secondary battery was fully charged at 25° C. and a voltage of 4.25 V, and a nail with a diameter of 3 mm was used to pierce the center of the battery. , If it does not ignite, it is evaluated as a pass.

前述の二次電池は、通常のカソードとアノードを両電極にし、これらの間に分離膜を挟んで電極組立体を構成し、これを電池ケースに収納して電解液を注入して製造することができる。 The above-mentioned secondary battery is manufactured by constructing an electrode assembly by using a normal cathode and an anode as two electrodes, sandwiching a separation membrane between them, housing this in a battery case, and injecting an electrolyte solution. can be done.

この際、適用されるカソードとアノードは特に制限されず、当業界に知られた通常の方法によって電極活物質を電極電流集電体に結着して製造することができる。前記電極活物質のうちカソード活物質の非制限的な例には、従来の電気化学素子のカソードに使用される通常のカソード活物質が使用可能であり、特に、リチウムマンガン酸化物、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウム鉄酸化物またはこれらを組み合わせたリチウム複合酸化物を用いることが望ましい。アノード活物質の非制限的な例には、従来の電気化学素子のアノードに使用される通常のアノード活物質が使用可能であり、特に、リチウム金属またはリチウム合金、炭素、石油コーク(petroleum coke)、活性化炭素(activated carbon)、グラファイト(graphite)またはその他の炭素類などのようなリチウム吸着物質などが望ましい。カソード電流集電体の非制限的な例には、アルミニウム、ニッケルまたはこれらの組合せによって製造されるホイルなどがあり、アノード電流集電体の非制限的な例には、銅、金、ニッケルまたは銅合金またはこれらの組合せによって製造されるホイルなどが挙げられる。 At this time, the applicable cathode and anode are not particularly limited, and the electrode active material may be bound to the electrode current collector by a conventional method known in the art. Non-limiting examples of the cathode active material among the electrode active materials include common cathode active materials used in cathodes of conventional electrochemical devices, particularly lithium manganese oxide and lithium cobalt oxide. It is desirable to use a material, lithium nickel oxide, lithium iron oxide, or a lithium composite oxide in which these are combined. Non-limiting examples of anode active materials can be conventional anode active materials used in anodes of conventional electrochemical devices, in particular lithium metal or lithium alloys, carbon, petroleum coke. , activated carbon, graphite or other carbons, and the like. Non-limiting examples of cathodic current collectors include foils made from aluminum, nickel, or combinations thereof; non-limiting examples of anodic current collectors include copper, gold, nickel, or Examples include foils made from copper alloys or combinations thereof.

前記二次電池において使用可能な電解液は、Aのような構造の塩であって、Aは、Li、Na、Kのようなアルカリ金属陽イオンまたはこれらの組合せからなるイオンを含み、Bは、PF 、BF 、Cl、Br、I、ClO 、AsF 、CHCO 、CFSO 、N(CFSO 、C(CFSO のような陰イオンまたはこれらの組合せからなるイオンを含む塩が、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、エチルメチルカーボネート(EMC)、γ-ブチロラクトンまたはこれらの混合物からなる有機溶媒に溶解または解離したものが挙げられるが、これらに限定されることではない。 The electrolyte usable in the secondary battery is a salt having a structure such as A + B- , where A + is an alkali metal cation such as Li + , Na + , K + or a combination thereof. B- includes ions such as PF 6 - , BF 4 - , Cl - , Br - , I - , ClO 4 - , AsF 6 - , CH 3 CO 2 - , CF 3 SO 3 - , N(CF 3 Salts containing anions such as SO 2 ) 2 , C(CF 2 SO 2 ) 3 or combinations thereof, such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), Dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethyl carbonate (EMC), γ-butyrolactone or these Dissolved or dissociated in an organic solvent consisting of a mixture of, but not limited to.

前記電解液の注入は、最終製品の製造工程及び要求物性に応じて、電池の製造工程における適切な段階で行われ得る。即ち、電池の組立ての前、または電池の組立ての最終段階などに適用することができる。 The injection of the electrolyte may be performed at an appropriate stage in the manufacturing process of the battery, depending on the manufacturing process and required physical properties of the final product. That is, it can be applied before assembling the battery or at the final stage of assembling the battery.

以下、本発明を具体的な実施例を挙げて説明する。しかし、本発明による実施例は多くの他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が後述する実施例に限定されると解釈されてはならない。本発明の実施例は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。 Hereinafter, the present invention will be described with specific examples. However, embodiments according to the present invention can be modified in many other forms, and should not be construed as limiting the scope of the present invention to the embodiments set forth below. Rather, the embodiments of the present invention are provided so that this disclosure will be more thorough and complete for those of ordinary skill in the art.

サンプルA
サンプルAの分離膜として、下記の表1の物性を有するポリエチレン多孔膜を準備した。
Sample A
As a separation membrane for sample A, a polyethylene porous membrane having physical properties shown in Table 1 below was prepared.

<カソード及びアノードの製造>
カソード活物質として機能するLi[Ni0.6Mn0.2Co0.2]Oを96.7重量部、導電材として機能するグラファイトを1.3重量部、結合剤として機能するポリビニリデンフルオライド(PVdF)を2.0重量部混合し、カソード合剤を調製した。得られたカソード合剤を溶媒として機能する1-メチル-2-ピロリドンに分散させることで、カソード合剤スラリーを調製した。このスラリーを厚さ20μmのアルミニウムホイルの両面に各々コーティング、乾燥及び圧着してカソードを製造した。
<Production of cathode and anode>
96.7 parts by weight of Li[Ni 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 ]O 2 functioning as a cathode active material, 1.3 parts by weight of graphite functioning as a conductive material, polyvinylidene functioning as a binder 2.0 parts by weight of fluoride (PVdF) was mixed to prepare a cathode mixture. A cathode mixture slurry was prepared by dispersing the obtained cathode mixture in 1-methyl-2-pyrrolidone functioning as a solvent. The slurry was coated on both sides of an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried and pressed to prepare a cathode.

アノード活物質として機能する人造黒鉛と天然黒鉛(重量比90:10)を97.6重量部、結合剤として機能するスチレン-ブタジエンゴム(SBR)を1.2重量部、カルボキシルメチルセルロース(CMC)を1.2重量部混合し、アノード合剤を調製した。このアノード合剤を溶媒として機能するイオン交換水に分散させることで、アノード合剤スラリーを調製した。このスラリーを厚さ20μmの銅ホイルの両面にコーティング、乾燥及び圧着してアノードを製造した。 97.6 parts by weight of artificial graphite and natural graphite (weight ratio 90:10) functioning as an anode active material, 1.2 parts by weight of styrene-butadiene rubber (SBR) functioning as a binder, and carboxymethyl cellulose (CMC). 1.2 parts by weight were mixed to prepare an anode mixture. An anode mixture slurry was prepared by dispersing this anode mixture in ion-exchanged water functioning as a solvent. This slurry was coated on both sides of a copper foil having a thickness of 20 μm, dried and pressed to produce an anode.

<リチウム二次電池の製造>
エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)及びジエチルカーボネート(DEC)を3:3:4(体積比)の組成で混合した有機溶媒にLiPFを1.0Mの濃度になるように溶解して非水性電解液を製造した。
<Production of lithium secondary battery>
LiPF 6 was dissolved to a concentration of 1.0 M in an organic solvent in which ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed at a composition of 3:3:4 (volume ratio). A non-aqueous electrolyte was prepared.

前記製造されたカソードとアノードとの間にサンプルAの分離膜が介在されるように積層し、これをパウチに収納した後、前記電解液を注入してサンプルAのリチウム二次電池を製造した。 The prepared cathode and anode were laminated so that the separation membrane of Sample A was interposed between them, which were placed in a pouch, and then the electrolyte was injected to prepare a lithium secondary battery of Sample A. .

サンプルB
サンプルBの分離膜として下記の表1の物性を有するポリエチレン多孔膜を準備した。
分離膜としてサンプルBの分離膜を用いたことを除いては、サンプルAと同様の方法でサンプルBの二次電池を製造した。
sample B
As a separation membrane for sample B, a polyethylene porous membrane having physical properties shown in Table 1 below was prepared.
A secondary battery of sample B was manufactured in the same manner as sample A except that the separation membrane of sample B was used as the separation membrane.

サンプルC
サンプルCの分離膜として下記の表1の物性を有するポリエチレン多孔膜を準備した。
分離膜としてサンプルCの分離膜を用いたことを除いては、サンプルAと同様の方法でサンプルCの二次電池を製造した。
Sample C
As a separation membrane for sample C, a polyethylene porous membrane having physical properties shown in Table 1 below was prepared.
A secondary battery of sample C was manufactured in the same manner as sample A except that the separation membrane of sample C was used as the separation membrane.

サンプルD
サンプルDの分離膜として下記の表1の物性を有するポリエチレン多孔膜を準備した。
分離膜としてサンプルDの分離膜を用いたことを除いては、サンプルAと同様の方法でサンプルDの二次電池を製造した。
sample D
As a separation membrane for sample D, a polyethylene porous membrane having physical properties shown in Table 1 below was prepared.
A secondary battery of sample D was manufactured in the same manner as sample A except that the separation membrane of sample D was used as the separation membrane.

サンプルE
サンプルEの分離膜として下記の表1の物性を有するポリエチレン多孔膜を準備した。
分離膜としてサンプルEの分離膜を用いたことを除いては、サンプルAと同様の方法でサンプルEの二次電池を製造した。
sample E
As a separation membrane for sample E, a polyethylene porous membrane having physical properties shown in Table 1 below was prepared.
A secondary battery of sample E was manufactured in the same manner as sample A except that the separation membrane of sample E was used as the separation membrane.

サンプルF
サンプルFの分離膜として有機・無機多孔性コーティング層を備えたポリエチレン多孔膜を準備し、この際、ポリエチレン多孔膜としてサンプルAの分離膜を用いた。
分離膜としてサンプルFの分離膜を用いたことを除いては、サンプルAと同様の方法でサンプルFの二次電池を製造した。
Sample F.
A polyethylene porous membrane having an organic/inorganic porous coating layer was prepared as the separation membrane of sample F, and the separation membrane of sample A was used as the polyethylene porous membrane.
A secondary battery of sample F was manufactured in the same manner as sample A except that the separation membrane of sample F was used as the separation membrane.

具体的にはサンプルFの分離膜は、次のように製造した。 Specifically, the separation membrane of sample F was manufactured as follows.

バインダー高分子としてPVdF-HFP(ポリビニリデンフルオライド-ヘキサフルオロプロピレン共重合体)16重量部をアセトン184重量部に固形分8重量%の割合で添加し、50℃で約12時間以上溶解することでバインダー高分子溶液を準備した。準備されたバインダー高分子溶液にバインダー高分子と無機物粒子である平均粒径500nmのアルミナ(Al)との重量比が10:90になるようにアルミナを添加し、分散させることで多孔性分離膜用スラリーを製造した。 Add 16 parts by weight of PVdF-HFP (polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer) as a binder polymer to 184 parts by weight of acetone at a solid content of 8% by weight, and dissolve at 50° C. for about 12 hours or more. to prepare a binder polymer solution. Alumina was added to the prepared binder polymer solution so that the weight ratio between the binder polymer and alumina (Al 2 O 3 ) having an average particle size of 500 nm as inorganic particles was 10:90, and dispersed to form porous particles. A slurry for a separation membrane was produced.

このように製造されたスラリーをディップ(dip)コーティング法でサンプルAの分離膜の両面にコーティングし、コーティング厚さを各々約4μmに調節し、両面に多孔性コーティング層を各々備えたセパレータを製造した。 The prepared slurry was coated on both sides of the separation membrane of Sample A by a dip coating method, and the coating thickness was adjusted to about 4 μm to prepare a separator having porous coating layers on both sides. did.

サンプルG
サンプルGの分離膜として下記の表1の物性を有するポリエチレン多孔膜を準備した。
分離膜としてサンプルGの分離膜を用いたことを除いては、サンプルAと同様の方法でサンプルGの二次電池を製造した。
sample G
As a separation membrane for sample G, a polyethylene porous membrane having physical properties shown in Table 1 below was prepared.
A secondary battery of sample G was manufactured in the same manner as sample A except that the separation membrane of sample G was used as the separation membrane.

サンプルH
サンプルHの分離膜として、有機・無機多孔性コーティング層を備えたポリエチレン多孔膜を準備し、この際、ポリエチレン多孔膜としてサンプルCの分離膜を用いた。
分離膜としてサンプルHの分離膜を用いたことを除いては、サンプルAと同様の方法でサンプルHの二次電池を製造した。
Sample H
A polyethylene porous membrane having an organic/inorganic porous coating layer was prepared as the separation membrane of sample H, and the separation membrane of sample C was used as the polyethylene porous membrane.
A secondary battery of sample H was manufactured in the same manner as sample A except that the separation membrane of sample H was used as the separation membrane.

具体的にサンプルHの分離膜は、次のように製造した。 Specifically, the separation membrane of sample H was manufactured as follows.

バインダー高分子としてPVdF-HFP(ポリビニリデンフルオライド-ヘキサフルオロプロピレン共重合体)16重量部を、アセトン184重量部に固形分8重量%の割合で添加し、50℃で約12時間以上溶解することでバインダー高分子溶液を準備した。準備されたバインダー高分子溶液にバインダー高分子と無機物粒子である平均粒径500nmのアルミナ(Al)との重量比が10:90になるようにアルミナを添加し、分散させることで多孔性分離膜用スラリーを製造した。 16 parts by weight of PVdF-HFP (polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer) as a binder polymer is added to 184 parts by weight of acetone at a solid content of 8% by weight, and dissolved at 50° C. for about 12 hours or more. Thus, a binder polymer solution was prepared. Alumina was added to the prepared binder polymer solution so that the weight ratio between the binder polymer and alumina (Al 2 O 3 ) having an average particle size of 500 nm as inorganic particles was 10:90, and dispersed to form porous particles. A slurry for a separation membrane was produced.

このように製造されたスラリーをディップコーティング法でサンプルCの分離膜の両面にコーティングし、コーティング厚さを各々約4μmに調節し、両面に多孔性コーティング層を各々備えたセパレータを製造した。 The prepared slurry was coated on both sides of the separation membrane of Sample C by a dip coating method to adjust the coating thickness to about 4 μm, thereby manufacturing a separator having porous coating layers on both sides.

サンプルI
サンプルIの分離膜として下記の表1の物性を有するポリエチレン多孔膜を準備した。
分離膜としてサンプルIの分離膜を用いたことを除いては、サンプルAと同様の方法でサンプルIの二次電池を製造した。
Sample I
As a separation membrane for sample I, a polyethylene porous membrane having physical properties shown in Table 1 below was prepared.
A secondary battery of sample I was manufactured in the same manner as sample A, except that the separation membrane of sample I was used as the separation membrane.

サンプルJ
サンプルJの分離膜として下記の表1の物性を有するポリエチレン多孔膜を準備した。
分離膜としてサンプルJの分離膜を用いたことを除いては、サンプルAと同様の方法でサンプルJの二次電池を製造した。
Sample J
As a separation membrane for sample J, a polyethylene porous membrane having physical properties shown in Table 1 below was prepared.
A secondary battery of sample J was manufactured in the same manner as sample A except that the separation membrane of sample J was used as the separation membrane.

サンプルK
サンプルKの分離膜として下記の表1の物性を有するポリエチレン多孔膜を準備した。
分離膜としてサンプルKの分離膜を用いたことを除いては、サンプルAと同様の方法でサンプルKの二次電池を製造した。
Sample K
As a separation membrane for sample K, a polyethylene porous membrane having physical properties shown in Table 1 below was prepared.
A secondary battery of sample K was manufactured in the same manner as sample A except that the separation membrane of sample K was used as the separation membrane.

サンプルL
サンプルLの分離膜として下記の表1の物性を有するポリエチレン多孔膜を準備した。
分離膜としてサンプルLの分離膜を用いたことを除いては、サンプルAと同様の方法でサンプルKの二次電池を製造した。
Sample L
As a separation membrane for sample L, a polyethylene porous membrane having physical properties shown in Table 1 below was prepared.
A secondary battery of sample K was manufactured in the same manner as sample A except that the separation membrane of sample L was used as the separation membrane.

Figure 0007175973000001
Figure 0007175973000001

前記表1において、通気度、気孔度、重量及びERの測定方法は、下記のようである。 In Table 1, the methods of measuring air permeability, porosity, weight and ER are as follows.

通気度
「通気度(air permeability)とは、セパレータに対して100ccの空気が透過する時間を意味し、その単位として秒(second)/100ccを用いており、透過時間と相互交換して使用可能であり、通常ガーレー(Gurley)値などで表される。
"Air permeability" means the time for 100 cc of air to permeate the separator, and the unit is second / 100 cc, and can be used interchangeably with permeation time , and is usually represented by a Gurley value or the like.

前記通気度は、ASTM D726-94方法によって測定した。ここで、使われたガーレーは、空気の流れに対する抵抗であって、ガーレーデンソメータ(densometer)によって測定される。ここで説明されたガーレー空気透過度の値は、100ccの空気が12.2inHOの圧力下で1inの断面を通過するのにかかる時間(秒)、即ち、通気時間で示す。 The air permeability was measured by the ASTM D726-94 method. The Gurley used here is the resistance to air flow and is measured by a Gurley densometer. The Gurley air permeability values described herein are given in seconds for 100 cc of air to pass through a 1 in 2 cross-section under a pressure of 12.2 in H 2 O, ie, vent time.

気孔度
「気孔度(porosity)」は、分離膜の体積に対して気孔が占める体積の割合を意味し、気孔度は、ASTM D-2873によって測定した。
Porosity “Porosity” means the ratio of the volume occupied by pores to the volume of the separation membrane, and the porosity was measured according to ASTM D-2873.

重量
分離膜を横1m×縦1mの規格で分離膜を裁断して重量を測定した。
Weight The separation membrane was cut to a standard of 1 m wide by 1 m long, and the weight was measured.

分離膜抵抗(ER)
EC(エチレンカーボネート)/EMC(エチルメチルカーボネート)=1:2の体積比、1M LiPFを含む電解液を準備した分離膜に充分濡らし、このような分離膜のみを用いてコインセルを製造した。
Separation membrane resistance (ER)
The separation membrane was sufficiently wetted with an electrolytic solution containing 1M LiPF 6 at a volume ratio of EC (ethylene carbonate)/EMC (ethyl methyl carbonate)=1:2, and a coin cell was manufactured using only the separation membrane.

製造したコインセルを、常温で1日間放置して分離膜抵抗(ER)をインピーダンス測定法で測定した。 The manufactured coin cell was left at room temperature for 1 day, and the separation membrane resistance (ER) was measured by an impedance measurement method.

評価結果
(1)破断温度評価
サンプルA~Lの分離膜に対する破断温度を評価し、その結果を表2に示した。また、サンプルA~Fの分離膜の温度増加による変形率のグラフを図2に示した。
この際、破断温度の評価方法は、下記のようであった。
-評価機器:TA社製のQ800装置
-評価温度範囲:25~350℃
-昇温速度:5℃/min
-負荷荷重:0.005N
-分離膜試料の規格:幅6.1mm
-分離膜試料の最初長さ:10.3mm
Evaluation Results (1) Evaluation of Breaking Temperature The breaking temperatures of the separation membranes of samples A to L were evaluated, and the results are shown in Table 2. Also, FIG. 2 shows a graph of the deformation rates of the separation membranes of samples A to F with increasing temperature.
At this time, the method for evaluating the breaking temperature was as follows.
-Evaluation equipment: Q800 device manufactured by TA -Evaluation temperature range: 25 to 350 ° C
-Temperature increase rate: 5°C/min
- Applied load: 0.005N
- Separation membrane sample specification: Width 6.1 mm
- Initial length of separation membrane sample: 10.3 mm

(2)収縮率評価
サンプルA~Lの分離膜に対する収縮率を評価し、その結果を表2に示した。また、サンプルA~Lの分離膜の収縮率に対する破断温度のグラフを図3に示した。
(2) Shrinkage Rate Evaluation The shrinkage rates of the separation membranes of samples A to L were evaluated, and the results are shown in Table 2. FIG. 3 shows a graph of the rupture temperature against the contraction rate of the separation membranes of samples A to L.

この際、収縮率の評価方法は、下記のようであった。 At this time, the shrinkage rate evaluation method was as follows.

動的機械分析(Dynamic Mechanical Analysis,DMA)を用いて、幅6.1mm規格の分離膜試料を25~350℃の温度範囲で5℃/minの昇温速度で0.005Nの荷重による収縮率を測定した。 Using dynamic mechanical analysis (DMA), a separation membrane sample with a width of 6.1 mm was measured at a temperature range of 25 to 350 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min and a load of 0.005 N to shrink the shrinkage rate. was measured.

この際、収縮率は、[(分離膜試料の最初長さ)-(分離膜試料の最小長さ)/(分離膜試料の最初長さ)×100]で計算した。 At this time, the shrinkage rate was calculated by [(initial length of separation membrane sample)−(minimum length of separation membrane sample)/(initial length of separation membrane sample)×100].

(3)破断荷重及び破断伸び率の評価
サンプルA~Lの分離膜に対する破断荷重及び破断伸び率を評価し、その結果を表2に示した。また、サンプルA~Lの分離膜の破断伸び率に対する破断荷重のグラフを図4に示した。
(3) Evaluation of Breaking Load and Breaking Elongation Rate The breaking load and breaking elongation rate of the separation membranes of samples A to L were evaluated, and the results are shown in Table 2. FIG. 4 shows a graph of the breaking load against the breaking elongation of the separation membranes of samples A to L.

この際、破断荷重及び破断伸び率の評価方法は、下記のようであった。
-評価機器:DMA引張ジオメトリ(製造社:TA,製品名:Q800)
-評価温度:200℃に維持
-分離膜試料の規格:幅6.1mm(固定)、
-分離膜試料の最初長さ:10mm
-分離膜試料をDMA引張ジオメトリにローディングし、荷重を0.002Nから1分当たり0.001Nずつ増加させて破断が発生するまでの荷重及び伸び率を測定
-分離膜試料の破断点における伸び率及び荷重を記録して物性を比較
At this time, the evaluation methods for the breaking load and breaking elongation rate were as follows.
- Evaluation equipment: DMA tensile geometry (manufacturer: TA, product name: Q800)
-Evaluation temperature: maintained at 200°C -Separation membrane sample specification: Width 6.1 mm (fixed),
- Initial length of separation membrane sample: 10 mm
- The separation membrane sample was loaded into the DMA tensile geometry, and the load was increased from 0.002 N to 0.001 N per minute to measure the load and elongation until breakage occurred. - The elongation at the breaking point of the separation membrane sample. and record the load and compare physical properties

(4)二次電池の釘刺し試験による安定性の評価
サンプルA~Lの二次電池を25℃で4.25V電圧で満充電し、直径3mmの釘を用いて電池の中央を貫通させた後、発火有無を観察した。この際、釘の貫通速度は80mm/secにした。結果は、下記の表2に示した。
(4) Stability evaluation by nail penetration test of secondary battery The secondary batteries of samples A to L were fully charged at 4.25 V at 25° C., and a nail with a diameter of 3 mm was used to pierce the center of the battery. After that, the presence or absence of ignition was observed. At this time, the penetration speed of the nail was set to 80 mm/sec. The results are shown in Table 2 below.

Figure 0007175973000002
Figure 0007175973000002

前記表2を参照すれば、DMAを用いた分離膜の破断温度及び収縮率の評価結果において、破断温度200℃以上、収縮率59%以下の条件を共に満たす場合、このような分離膜を備えた二次電池も釘刺し試験で合格結果を示しており、これに対し、前記分離膜の破断温度及び収縮率の評価結果において、破断温度200℃以上、収縮率59%以下の条件を少なくとも一つ以上満さない場合、このような分離膜を備えた二次電池は、釘刺し試験で不合格結果を示した。 Referring to Table 2, in the evaluation results of the breaking temperature and shrinkage rate of the separation membrane using DMA, if the breaking temperature is 200° C. or more and the shrinkage rate is 59% or less, the separation membrane is provided. The secondary battery also showed acceptable results in the nail penetration test. If not more than one, the secondary battery with such a separator failed the nail penetration test.

また、DMAを用いた分離膜の破断荷重及び破断伸び率の評価結果において、0.02N以上の破断荷重及び1%以上の破断伸び率の条件を共に満たす場合、このような分離膜を備えた二次電池も釘刺し試験で合格結果を示しており、これに対し、分離膜の破断荷重及び破断伸び率の評価結果において、0.02N以上の破断荷重及び1%以上の破断伸び率の条件を少なくとも一つ以上満たさない場合、このような分離膜を備えた二次電池は、釘刺し試験で不合格結果を示した。 In addition, in the evaluation results of the breaking load and breaking elongation rate of the separation membrane using DMA, when both the conditions of a breaking load of 0.02 N or more and a breaking elongation rate of 1% or more are satisfied, such a separation membrane is provided. The secondary battery also showed acceptable results in the nail penetration test. , the secondary battery having such a separator failed the nail penetration test.

前記サンプルF、H、Dが、破断温度の測定時、破断していないにも関わらず、図2で350℃と破断温度が表されたことは、実際の破断温度ではなく、破断温度の評価時における温度範囲が25~350℃であり、最大温度である350℃においても破断しなかったため、350℃で表されたのである。 Although the samples F, H, and D did not break when the breaking temperature was measured, the fact that the breaking temperature was shown as 350°C in FIG. The temperature range was 25 to 350°C at that time, and it did not break even at the maximum temperature of 350°C, so it was expressed as 350°C.

また、図4では、破断荷重及び破断伸び率の評価結果を示した。図4を参照すれば、サンプルB、J、D、H、Fが釘刺し試験に合格したが、このうちサンプルFのみが破断荷重及び破断伸び率の評価で破断しておらず、残りのサンプルB、J、D、Hは破断した。破断したサンプルB、J、D、Hに関して図4を参照すれば、破断荷重及び破断伸び率の面で、サンプルH>D>J>B順に高い破断荷重及び伸び率を示していることから、相対的に安定性に優れていることをより詳細に比較することができる。 Moreover, FIG. 4 shows the evaluation results of the breaking load and the breaking elongation. Referring to FIG. 4, samples B, J, D, H, and F passed the nail penetration test. B, J, D and H were fractured. Referring to FIG. 4 for broken samples B, J, D, and H, in terms of breaking load and breaking elongation, samples H>D>J>B show high breaking load and elongation in the order, Relative stability can be compared in more detail.

このことから、本発明による分離膜の安定性評価方法によれば、実際の二次電池を組み立てて釘刺し試験を行わなくても、分離膜そのもののDMAの破断温度及び収縮率の評価結果、または破断荷重及び破断伸び率の評価結果から正確に予測可能であるということが分かる。 From this, according to the method for evaluating the stability of a separation membrane according to the present invention, the evaluation results of the DMA breaking temperature and shrinkage rate of the separation membrane itself can be obtained without actually assembling a secondary battery and performing a nail penetration test. Alternatively, it can be seen that it can be accurately predicted from the evaluation results of the breaking load and breaking elongation.

Claims (3)

分離膜を準備する段階と、
動的機械分析(DMA)を用いて前記分離膜の延伸物性を測定する段階と、
前記測定された値を前記延伸物性の安定性基準と比較する段階と、
前記比較の結果、前記測定された結果値が安定性基準を満す場合には、これと同じ分離膜を装着した二次電池の釘刺し試験において安定性合格の分離膜であると予測し、前記安定性基準を満さない場合には、これと同じ分離膜を装着した二次電池の釘刺し試験において安定性不合格の分離膜であると予測する段階と、を含み
記延伸物性が前記分離膜の破断荷重及び破断伸び率であり、かつ、安定性基準が0.02N以上の破断荷重及び1%以上の破断伸び率と定義され
前記分離膜の破断荷重及び破断伸び率が、動的機械分析を用いて、幅6.1mm及び長さ10mm規格の分離膜試料を200℃の温度で、0.002Nから1分当たり0.001Nずつ増加させながら破断発生時の荷重及び伸び率を測定する方法によって得られたものである分離膜の安定性評価方法。
preparing a separation membrane;
measuring the stretched physical properties of the separation membrane using dynamic mechanical analysis (DMA);
comparing the measured values with the stability criteria of the stretched physical properties;
As a result of the comparison, if the measured result value satisfies the stability criteria, it is predicted that the separation membrane passes the stability test in the nail penetration test of the secondary battery equipped with the same separation membrane, Predicting that if the stability criteria are not met, the separation membrane fails stability in a nail penetration test of a secondary battery equipped with the same separation membrane ;
The stretching property is defined as the breaking load and breaking elongation rate of the separation membrane, and the stability criterion is defined as a breaking load of 0.02 N or more and a breaking elongation rate of 1% or more ,
Using dynamic mechanical analysis, the breaking load and breaking elongation rate of the separation membrane were 0.002 N to 0.001 N per minute at a temperature of 200 ° C. for a separation membrane sample with a width of 6.1 mm and a length of 10 mm. A method for evaluating the stability of a separation membrane obtained by a method of measuring the load and elongation rate at the time of breakage while increasing the load by increments.
前記安定性合格の分離膜及び前記安定性不合格の分離膜が、これと同じ分離膜を装着した二次電池の釘刺し試験を行う場合に各々合格及び不合格評価を受け、
前記釘刺し試験が前記二次電池を25℃で4.25Vの電圧で満充電し、直径3mmの釘を用いて電池の中央を貫通させた後、発火する場合は不合格、発火しない場合は合格と評価する方法である、請求項1に記載の分離膜の安定性評価方法。
The separation membrane that passed the stability test and the separation membrane that failed the stability test were subjected to pass and fail evaluations, respectively, when a nail penetration test was performed on a secondary battery equipped with the same separation membrane,
In the nail penetration test, if the secondary battery is fully charged at 25 ° C. with a voltage of 4.25 V and a nail with a diameter of 3 mm is used to pierce the center of the battery, it fails if it ignites, and if it does not ignite 2. The method for evaluating the stability of a separation membrane according to claim 1, which is a method of evaluating as acceptable.
前記分離膜が、多孔性高分子基材の分離膜と、多孔性高分子基材の少なくとも一面の上に位置し、多数の無機物粒子及び前記無機物粒子の表面の一部または全部に位置して前記無機物粒子同士を連結及び固定するバインダー高分子を含む多孔性コーティング層を備える有機/無機複合分離膜と、またはこれらの混合分離膜を含む、請求項1または2に記載の分離膜の安定性評価方法。 The separation membrane is located on the separation membrane of the porous polymer substrate and at least one surface of the porous polymer substrate, and is located on a plurality of inorganic particles and part or all of the surfaces of the inorganic particles. 3. The stability of the separation membrane according to claim 1 or 2, comprising an organic/inorganic composite separation membrane having a porous coating layer containing a binder polymer that connects and fixes the inorganic particles, or a mixed separation membrane thereof. Evaluation method.
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